一種三羥甲基氧化膦的催化氧化合成工藝及設備的製作方法

2023-10-19 04:19:42 1

一種三羥甲基氧化膦的催化氧化合成工藝及設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種三羥甲基氧化膦（THPO）的催化氧化法合成工藝及設備。是將PH3氣體和甲醛氣體經過乾燥器，過濾器，由鼓風機通入流化床，通入乾燥氮氣保護，PH3和甲醛進入流化床系統反應，流化床附載固體顆粒的催化劑，反應溫度為-5~5℃；將生成的三羥甲基膦加熱融化為液體，液體溫度為60~100℃，然後將液態THP轉移至氧化釜中；往氧化釜中加入氧化劑，反應溫度為30~120℃，攪拌反應3~6h後即為三羥甲基氧化膦。本發明的生產THPO的工業化裝置和工藝路線；催化劑可以反覆使用，成本低；綜合利用了次磷酸鈉生產中的副產品PH3；無「三廢」排放，對環境無汙染，符合國家綠色環保的政策及可持續發展的戰略。
【專利說明】一種三羥甲基氧化膦的催化氧化合成工藝及設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用磷化氫氣體為原料的，催化氧化法合成三羥甲基氧化膦的生產工藝和生產設備，屬於化工生產領域。

【背景技術】
[0002]隨著世界範圍內阻燃防災呼聲的日益高漲和阻燃法規的日趨完善，安全環保標準日益嚴格以及塑料產品應用增加，到2014年整個阻燃劑市場需求將達到220萬噸，有機磷系阻燃劑全球市場容量有望達到68萬噸。目前，國內生產和使用的阻燃劑很多還是無機、含滷素的阻燃劑。但是，由於含滷阻燃劑存在燃燒時放出煙霧、腐蝕性氣體和有毒氣體。目前，歐洲大部分國家已經禁止滷素阻燃劑的使用。歐美國家已經開始逐步用無滷燃劑取代含滷素的阻燃劑。
[0003]目前，合成三羥甲基氧化膦的技術，國內外都有很多研究報告和專利技術的發表。但尚無工業化裝置投產。由於缺少合理、高效的生產設備和工藝路線，使得以PH3為原料合成THPO的能耗高，生產成本高，環境汙染嚴重，制約了其工業規模的發展。


【發明內容】

[0004]針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種三羥甲基氧化膦的催化氧化合成工藝及設備，依照該工藝路線，已經成功在該工業化裝置上完成了以PH3為原料合成THPO的工業化生產。該方法工藝路線簡單，能耗低，操作簡單；催化劑可以反覆使用，成本低；綜合利用了次磷酸鈉生產中的副產品PH3，實現了循環經濟產業鏈；無「三廢」排放，對環境無汙染，符合國家綠色環保的政策及可持續發展的戰略。
[0005]本發明提供的催化氧化法合成THPO的生產工藝和生產裝置，其中工藝路線包括以下幾個步驟:
步驟一:將PH3氣體和甲醛氣體分別經過乾燥器，過濾器，由鼓風機通入流化床，通入乾燥氮氣保護，PH3和甲醛進入流化床系統反應，流化床附載固體顆粒的催化劑，反應溫度為-5?5°C。
[0006]步驟二:將生成的三羥甲基膦(THP)加熱融化為液體，液體溫度為6(Γ100?，然後將液態THP轉移至氧化釜中。
[0007]步驟三:往氧化釜中加入氧化劑，反應溫度為3(T120°C，攪拌反應:T6h後，降至室溫，得到三羥甲基氧化膦產品轉移至成品罐。
[0008]所述步驟一中，PH3氣體、甲醛氣體和氮氣必須乾燥。
[0009]所述步驟一中，反應溫度為-5飛。C，優選反應溫度為_3、°C。
[0010]所述步驟一中，固體催化劑包括:Pt,K2 [PtCl4]，Ni (NO3)2, NiCl2, NiSO4, Co (NO3)2
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[0011]所述步驟二中，液體溫度為6(Tl00°C，優選液體溫度為6(T65°C。
[0012]所述步驟三中，氧化劑包括:空氣，氧氣，過氧化物(過氧化氫，過氧化鉀，過氧化鈉，過氧化銅，過氧化過氧化苯甲酸，過氧二碳酸酯等)，鹼【金屬M的氫氧化物(M是鹼金屬或鹼土金屬陽離子)，氨水，碳酸鈉，甲醇鈉，乙醇鈉，吡啶，三甲氨，三乙胺等】。
[0013]所述步驟三中，反應溫度為3(Tl20°C，優選反應溫度為3(T60°C ;其反應時間控制為3?6h。
[0014]工業化生產THPO的生產裝置主要包括:氣體預處理裝置，流化床系統，氧化釜，成品--等。
[0015]所述氣體預處理裝置包括:乾燥器，過濾器，鼓風機等；所述乾燥器與過濾器相連，所述過濾器與鼓風機相連，所述過濾器與流化床進氣口相連；
所述流化床系統包括:流化床，旋風分離器，篩網，鼓風機等；所述流化床進氣口與氣體預處理裝置相連，排氣口與旋風分離器進料口相連，出料口與THP受器相連；所述旋風分離器排氣口經篩網，鼓風機與流化床進氣口相連，出料口與THP受器相連；
所述流化床上部分裝有2塊篩網，篩網中間放置一定數量的固體顆粒催化劑；
所述流化床中間部分裝有冷凝套管，冷凝套管下裝有隔熱層；
所述旋風分離器固體出料口與物料受器相連；
所述流化床下部分為物料倉，物料倉周圍裝有夾套，夾套上有蒸汽進出口 ；
所述旋風分離器下部分為物料倉，物料倉周圍裝有夾套，夾套上有蒸汽進出口 ；
所述流化床出料口與THP受器間的連接管道外有加熱套管；
所述旋風分離器出料口與THP受器間的連接管道外有加熱套管；
所述合成釜上接氧化劑計量罐，下接成品罐；
上述各個裝置通過常規化工管路相連。
[0016]本發明的有益效果是:成功完成了以PH3為原料合成THPO的工業化生產，具有較大的社會效益和經濟價值；工藝路線簡單，能耗低，操作簡單；
催化劑可以反覆使用，成本低；綜合利用了次磷酸鈉生產中的副產品PH3，實現了循環經濟，提高了產品附加值；無「三廢」排放，對環境無汙染，符合國家綠色環保的政策及可持續發展的戰略。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發明所述一種催化氧化法合成三羥甲基氧化膦的生產系統示意圖。
[0018]圖2為本發明所述的一種流化床系統示意圖；其中1.流化床，2.旋風分離器，
3.篩網，4.鼓風機，5.乾燥的N2進口，6.進氣口，7.蒸汽進口，8.THP受器，9.乾燥PH3進口，10.乾燥甲醛進口，11.篩網，12.排氣口，13.冷凝套管，14.隔熱層，15.蒸汽出口，16.出料口，17.加熱套管，18.蒸汽進口，19.蒸汽出口，20.出料口。

【具體實施方式】
[0019]實施例1
1)將PH3氣體和甲醛氣體經過乾燥器，過濾器由鼓風機通入流化床，通入乾燥氮氣保護，流化床附載固體顆粒催化劑Co (NO3) 2和Ni (NO3) 2，控制流化床溫度O 0C，流化床物料倉溫度控制為60°C ；
2)將400Kg液態THP加入1000L氧化釜中，通入大量空氣，加熱攪拌，升溫至80°C，反應5h，降至室溫，將物料轉移至成品罐。
[0020]所得THPO 430Kg，產品純度99%以上，收率95%以上。
[0021]實施例2
1)將PH3氣體和甲醛氣體經過乾燥器，過濾器由鼓風機通入流化床，通入乾燥氮氣保護，流化床附載固體顆粒催化劑Co (NO3) 2和Ni (NO3) 2，控制流化床溫度O 0C，流化床物料倉溫度控制為60°C ；
2)將400Kg液態THP加入1000L氧化釜中，在常溫下慢慢加入438Kg25%雙氧水，反應2小時後，升溫至40-50保溫I小時，降至室溫，將物料轉移至脫溶釜除出水份。所得THPO435Kg，產品純度95%以上，收率91.5%以上。
[0022]實施例3
1)將PH3氣體和甲醛氣體經過乾燥器，過濾器由鼓風機通入流化床，通入乾燥氮氣保護，流化床附載固體顆粒催化劑Co (NO3) 2和Ni (NO3) 2，控制流化床溫度O 0C，流化床物料倉溫度控制為60°C ；
2)將400Kg液態THP加入1000L氧化釜中，在常溫下慢慢通入氧氣，加熱攪拌，升溫至600C，反應5h，降至室溫，將物料轉移至成品罐。所得THPO 430Kg，產品純度97%以上，收率93%以上。
[0023]實施例4
1)將PH3氣體和甲醛氣體經過乾燥器，過濾器由鼓風機通入流化床，通入乾燥氮氣保護，流化床附載固體顆粒催化劑Co (NO3) 2和Ni (NO3) 2，控制流化床溫度O 0C，流化床物料倉溫度控制為60°C ；
2)將400Kg液態THP加入1000L氧化釜中，在常溫下慢慢加入400Kg30%雙氧水，力口熱攪拌，升溫至50°C，反應5h，轉入1000L脫溶釜脫出水分至1-1.5%之間，降至室溫，將物料轉移至成品罐。所得THPO 435Kg，產品純度97%以上，收率92%以上。
[0024]實施例5
1)將PH3氣體和甲醛氣體經過乾燥器，過濾器由鼓風機通入流化床，通入乾燥氮氣保護，流化床附載固體顆粒催化劑K2 [PtCl4]和Ni (NO3) 2，控制流化床溫度0°C，流化床物料倉溫度控制為60°C ；
2)將400Kg液態THP加入1000L氧化釜中，通入大量空氣，加熱攪拌，升溫至80°C，反應5h，降至室溫，將物料轉移至成品罐。所得THPO 432Kg，產品純度99%以上，收率95%以上。
【權利要求】
1.一種三羥甲基氧化膦的催化氧化合成工藝，其特徵在於，包括如下步驟: 1)將ph3氣體和甲醛氣體分別經過乾燥器，過濾器，由鼓風機通入流化床，通入乾燥氮氣保護，ph3和甲醛進入流化床系統反應，流化床附載固體顆粒的催化劑，反應溫度為-5?5。。； 2)將生成的三羥甲基膦(THP)加熱融化為液體，液體溫度為6(Tl00°C，然後將液態THP轉移至氧化釜中； 3)往氧化釜中加入氧化劑，反應溫度為3(T120°C，攪拌反應:T6h後，降至室溫，得到三羥甲基氧化膦產品轉移至成品罐。
2.如權利要求1所述的三羥甲基氧化膦的催化氧化合成工藝，其特徵在於，在步驟1)中，所述固體催化劑包括:Pt, K2[PtCl4]，Ni (N03)2，NiCl2，NiS04，Co (N03)2。
3.如權利要求1所述的三羥甲基氧化膦的催化氧化合成工藝，其特徵在於，在步驟3)中，所述氧化劑包括:空氣，氧氣，過氧化氫，過氧化鉀，過氧化鈉，過氧化銅，過氧化苯甲酸，過氧二碳酸酯，鹼金屬或鹼土金屬的氫氧化物，氨水，碳酸鈉，甲醇鈉，乙醇鈉，吡啶，三甲氨，三乙胺。
4.如權利要求1所述的三羥甲基氧化膦的催化氧化合成工藝，其特徵在於，按重量份計，PH3氣體80-300份，甲醛100-500份，催化劑10-20份，氧化劑80-500份。
5.一種三羥甲基氧化膦的催化氧化合成設備，包括氣體預處理裝置，流化床系統，氧化釜，成品罐，其特徵在於，氣體預處理裝置與硫化床系統連接，流化床系統連接與氧化釜連接，氧化釜上接氧化劑計量罐，下接成品罐。
6.根據權利要求5所述的三羥甲基氧化膦的催化氧化合成設備，其特徵在於， 所述流化床系統包括流化床，旋風分離器，篩網，鼓風機，流化床進氣口與氣體預處理裝置相連，流化床排氣口與旋風分離器進料口相連，旋風分離器底部出料口與THP受器相連；所述旋風分離器頂部的排氣口經篩網，鼓風機與流化床進氣口相連，流化床的底部的出料口與THP受器相連。
7.如權利6要求所述的三羥甲基氧化膦的催化氧化合成設備，其特徵在於:所述流化床上部分裝有2塊篩網，2塊篩網的中間可設置固體顆粒催化劑；所述流化床中間部分裝有冷凝套管，冷凝套管下部裝有隔熱層；流化床下部為物料倉，物料倉底部及側壁安裝有夾套，夾套底部設置蒸汽進出口。
8.如權利6要求所述的三羥甲基氧化膦的催化氧化合成設備，其特徵在於:所述旋風分離器下部分為物料倉，物料倉底部及側壁安裝有夾套，夾套底部設置有蒸汽進出口。
9.如權利6要求所述的三羥甲基氧化膦的催化氧化合成設備，其特徵在於:所述流化床出料口與THP受器間的連接管道外有加熱套管；所述旋風分離器出料口與THP受器間的連接管道外有加熱套管。
10.如權利5要求所述的三羥甲基氧化膦的催化氧化合成設備，其特徵在於:氣體預處理裝置包括乾燥器，過濾器，鼓風機，乾燥器與過濾器相連，過濾器與鼓風機相連，過濾器與流化床進氣口相連。
【文檔編號】C07F9/53GK104230989SQ201410499804
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】李永剛, 王明峰, 宋宏圖, 馬會娟, 田路 申請人:湖北省興發磷化工研究院有限公司